CN103739111A - 海水预处理的方法和海水淡化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海水预处理的方法，该方法在海水预处理装置中实施，所述海水预处理装置包括依次连通的机械格栅、过滤池、混凝池、絮凝池和沉淀池，所述方法包括：使悬浮物含量为0.4kg/m3以下的海水通过机械格栅机，然后进入过滤池进行过滤，得到经过过滤的海水，使所述经过过滤的海水依次通过混凝池和絮凝池，然后注入沉淀池中进行沉降分离，得到上层清水，其中，在使海水通过所述机械格栅之前向海水中加入消毒剂，且不向所述混凝池和絮凝池中分别加入混凝剂和絮凝剂。本发明能够有效改善因海水预处理药剂混凝效果差、反应不充分而引发的下游设备污堵等问题，并显著地降低海水预处理系统运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化领域，具体地，涉及一种海水预处理的方法，以及包括该海水预处理方法的海水淡化的方法。
背景技术
世界淡水资源日渐匮乏，鉴于此，人们不断发展海水淡化技术，以能够将海水转换为人类能够利用的淡水。
海水淡化过程主要包括海水的预处理过程和预处理海水的淡化过程。海水预处理的目的是将海水中的泥沙、悬浮物、胶体、微生物、有机物、溶解气体等会对海水利用工艺产生有害作用的物质除去或降低到一定程度，使之符合下一步工艺对海水水质的要求。对于低温多效蒸馏海水淡化工艺，海水水质指标中主要考虑的是固体悬浮物总量对海水淡化装置的影响，低温多效蒸馏海水淡化装置进水总固体悬浮物的设计值是小于0.3kg/m3。通常，海水的预处理工艺包括加氯消毒、加入预处理药剂（混凝剂和/或絮凝剂）凝聚过滤、加酸调节pH值、沉淀并清洗等技术。
但是，目前使用的海水预处理工艺预处理低温海水时，所添加的预处理药剂在低温海水中存在水解、混凝、絮凝和沉降等反应均不充分的缺陷，使得预处理出水中悬浮物的含量较进水无较大下降。但是，下游海水淡化系统中的温度相对较高，上述未反应充分的预处理药剂会在此海水淡化系统中反应并沉淀下来，从而污堵海水淡化系统中的如海水淡化换热器等装置，造成污堵后的换热器出入口压差增大、热交换率下降等问题，而现有技术为了解决换热器污堵而使用的阻垢剂效果不明显，还会使得海水淡化成本显著增加。而且，目前海水淡化领域内所使用的预处理系统还存在系统庞大、操作复杂且运行费用高等缺点。
因此，迫切需要开发一种新的海水的预处理方法，以有效改善因海水预处理药剂混凝效果差、反应不充分而引发的下游设备污堵等问题，并显著地降低海水预处理系统运行成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种海水预处理的方法以及包括该海水预处理方法的海水淡化的方法，该海水预处理方法能够有效改善因海水预处理药剂混凝效果差、反应不充分而引发的下游设备污堵等问题，并显著地降低海水预处理系统的运行成本。
为了实现上述目的，本发明提供一种海水预处理的方法，该方法在海水预处理装置中实施，所述海水预处理装置包括依次连通的机械格栅机、过滤池、混凝池、絮凝池和沉淀池，所述方法包括：使悬浮物含量为0.4kg/m3以下的海水通过机械格栅机，然后进入过滤池进行过滤，得到经过过滤的海水，使所述经过过滤的海水依次通过混凝池和絮凝池，然后注入沉淀池中进行沉降分离，得到上层清水，其中，在使海水通过所述机械格栅机之前向海水中加入消毒剂和/或漂白剂，且不向所述混凝池和絮凝池中分别加入混凝剂和絮凝剂。
此外，本发明还提供一种海水淡化的方法，该方法包括：根据上述方法对悬浮物含量为0.4kg/m3以下的海水进行预处理，并将经过预处理的海水进行淡化处理。
通过本发明提供的海水预处理的方法，在海水预处理的过程中不加混凝剂和/或絮凝剂而只依靠物理沉降的方法就能够得到悬浮物含量符合设计值要求的经过预处理的海水，而且能够有效改善因海水预处理药剂混凝效果差、反应不充分而引发的下游设备污堵等问题，并显著地降低海水预处理系统运行成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例1-5中海水预处理的工艺流程图。
图2是对比例1中海水预处理的工艺流程图。
图3是实施例1中经过海水淡化处理1年后的海水淡化板式换热器的照片。
图4是对比例1中经过海水淡化处理1年后的海水淡化板式换热器的照片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
根据本发明提供的海水预处理的方法，该方法在海水预处理系统中实施，其中，所述海水预处理的工艺流程如图1所示，所述海水预处理系统包括依次连通的机械格栅机、过滤池、混凝池、絮凝池和沉淀池，所述方法包括：使悬浮物含量为0.4kg/m3以下的海水首先通过机械格栅机，然后进入过滤池进行过滤，得到经过过滤的海水，使所述经过过滤的海水依次通过混凝池和絮凝池，然后注入沉淀池中进行沉降分离，得到上层清水，并且，在使海水通过所述机械格栅机之前向海水中加入适量的消毒剂和/或漂白剂，且不向所述混凝池和絮凝池中分别加入混凝剂和絮凝剂，所述混凝池和/或絮凝池在预处理海水过程中可以用于对所述海水进行物理沉降。
根据本发明的海水预处理的方法，所述海水的悬浮物含量可以为0.02-0.4kg/m3，优选为0.1-0.35kg/m3。
根据本发明的海水预处理的方法，在海水通过海水预处理系统中的机械格栅机之前向所述海水中添加适量的消毒剂和/或漂白剂。在本发明中，对所述消毒剂和/或漂白剂的总用量没有特别的限定，只要能够达到消毒及漂白的效果即可。为了获得较好的消毒及漂白效果，所述消毒剂和所述漂白剂的总用量与所述海水的用量的重量比优选为0.1-1.2：1000，进一步优选为0.3-0.8：1000。
根据本发明的海水预处理的方法，对所述消毒剂的种类没有特别的限定，只要所使用的消毒剂能够达到消毒所述海水的目的即可。为了获得较好的消毒效果，所述消毒剂优选为无机类含氯消毒剂、有机类含氯消毒剂、季铵盐类消毒剂和臭氧中的至少一种。所述无机类含氯消毒剂例如可以为次氯酸、次氯酸盐、液氯和氯胺中的至少一种。所述有机类含氯消毒剂例如可以为二氯异氰尿酸、二氯异氰尿酸盐、三氯异氰尿酸、三氯异氰尿酸盐和二氯海因中的至少一种。所述季胺盐类消毒剂例如可以为苯扎溴铵、氯化苄烷铵、双葵基二甲基氯化铵和双葵基二甲基溴化铵中的至少一种。
根据本发明的海水预处理的方法，对所述漂白剂的种类没有特别的限定，只要所使用的漂白剂能够达到漂白所述海水的目的即可。为了获得较好的漂白效果，所述漂白剂优选为氯漂白剂、氧漂白剂、亚硫酸钠、硫代硫酸钠和溴酸盐中的至少一种。所述氯漂白剂例如可以为二氧化氯。所述氧漂白剂例如可以为过氧化氢、过氧化丙酮和过氧化脲中的至少一种。
根据本发明的海水预处理的方法，对所述消毒剂和/或漂白剂的添加方法没有特别的限定。可以直接将商购得到的消毒剂和/或漂白剂加入到进入预处理系统中的海水中，也可以将商购得到的消毒剂和/或漂白剂经过稀释或溶解后加入到进入预处理系统中的海水中。为了达到更好的消毒及漂白效果，可以将所述消毒剂和/或漂白剂分批次加入并与所述海水混合均匀，例如可以分至少3次加入，优选为分3-5次加入。并且按照每次（除最后一次以外）加入量为上一次剩余量的一半的规律加入，其中，最后一次的加入量与其前一次的加入量相同。所述消毒剂和/或漂白剂是指既可以单独添加消毒剂或者漂白剂，也可以同时添加消毒剂和漂白剂。
根据本发明的海水预处理的方法，为了使所述海水中的悬浮物沉降分离，所述沉降分离的时间可以为0.5-24小时，优选为1-10小时。
根据本发明的海水预处理的方法，所述机械格栅机可以包括至少两道机械格栅，优选为包括2-4道机械格栅，所述机械格栅的栅条间隙沿着海水通过的方向依次变小，且各道机械格栅的栅条间隙在0.1-30mm的范围内。
根据本发明的海水预处理的方法，所述机械格栅的过水流量可以为0.2-1.2m3/s·m2，优选为0.5-1.0m3/s·m2。
根据本发明的海水预处理的方法，对所述机械格栅机的种类没有特别的限定，只要所使用的机械格栅机能够起到截留污物、减少所述海水中的悬浮物即可，例如可以为臂式格栅机、链式格栅机、钢绳式格栅机和回转式格栅机中的任意一种。
根据本发明提供的海水淡化的方法，该方法包括利用上述海水预处理的方法对悬浮物含量为0.4kg/m3以下的海水进行预处理，然后将经过预处理的海水进行淡化处理，所述淡化处理的过程包括将清水池中的经过预处理的海水注入海水淡化装置中。
以下结合实施例及附图具体说明本发明。
以下实施例中所述的海水预处理的方法以及海水淡化的方法中所使用的工艺流程如图1所示；以下对比例中所述的海水预处理的方法以及海水淡化的方法中所使用的工艺流程如图2所示。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的海水预处理的方法和海水淡化的方法。
检测预处理入口，即机械格栅机之前，所述海水中的悬浮物含量，其结果如表1所示。根据如图1所示的工艺流程预处理海水，使所述海水首先通过包括3道机械格栅的回转式机械格栅机，在使海水通过所述机械格栅机之前分4批向海水中加入220t浓度为1.2g/L的次氯酸钠溶液和120t浓度为30质量%的过氧化氢。所述机械格栅机的格栅间隙沿着海水通过的方向依次为20mm、12mm和2mm，所述机械格栅的过水流量为0.7m3/s·m2，所述海水进入过滤池中进行过滤，得到经过过滤的海水，使所述经过过滤的海水依次通过混凝池和絮凝池，然后注入沉淀池中进行沉降分离5小时，得到上层清水，并将上层清水注入清水池中。检测清水池中的经过预处理的海水的悬浮物含量，结果如表1所示。
将清水池中的经过预处理的海水注入海水淡化装置（购自法国SIDEM公司，型号为4T10000）中进行持续淡化处理，持续处理1年之后，所述海水淡化装置中的海水淡化板式换热器的照片如图3所示。从图3中可以看出，通过实施本发明提供的方法对海水进行淡化处理1年能够使得海水淡化装置中的海水淡化板式换热器清洁无污垢。
实施例2-5
实施例2-5用于说明本发明提供的海水预处理的方法和海水淡化的方法。
根据实施例1的方法进行海水预处理和海水淡化处理，所不同的是，实施例2-5中待预处理的海水中的悬浮物含量、机械格栅机中机械格栅的道数、格栅间隙、格栅过水流量、海水在沉淀池中的沉降分离时间以及消毒剂和漂白剂的用量如下表1所示。
对比例1
根据实施例1的方法进行海水预处理和海水淡化处理，所不同的是，分别向混凝池和絮凝池中加入24t（240kg/h）浓度为41重量%的FeCl3溶液（絮凝剂）和0.0017kg（0.00017kg/h）的聚丙烯酰胺（混凝剂）。持续处理1年之后，所述海水淡化装置中的海水淡化板式换热器的照片如图4所示。从图4中可以看出，通过实施本对比例提供的方法对海水进行淡化处理一年使得海水淡化装置中的海水淡化板式换热器中有大量污垢。
表1
从表1的数据以及对比图3和图4可以看出，实施对比例提供的方法使得海水淡化装置中的板式换热器污堵，结垢现象严重。实施对比例提供的方法对海水进行预处理不但每年需要支付上百万的购买预处理药剂的费用，而且，添加的预处理药剂不但不能显著降低海水中的悬浮物含量，更会引起下游设备中海水淡化装置的污堵，因而每年需要支付数十万的设备维修费用，大大提高了海水淡化的制水成本。而通过实施本发明提供的海水预处理的方法能够得到悬浮物含量符合设计值要求的经过预处理的海水，而且能够有效改善因海水预处理药剂混凝效果差、反应不充分而引发的下游设备污堵等问题，并显著地降低海水预处理系统运行成本。
在持续处理1年之后，通过以下公式分别计算实施例1的制水效率和对比例1的制水效率：
制水效率（εｓ）以海水淡化装置的造水比作为衡量指标，造水比的计算公式为：εｓ＝Md/D0；
式中，Md为淡水产量，D0为海水淡化装置的耗汽量（包括蒸汽热压缩机和真空系统的工作蒸汽量）。
结果，在持续处理1年之后，实施例1的制水效率高达8.5个造水比，而在同等设计值条件下，对比例1的制水效率仅为5.5个造水比。可见，根据本发明的方法进行海水淡化处理可以持续获得较高的制水效率。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种海水预处理的方法，该方法在海水预处理装置中实施，所述海水预处理装置包括依次连通的机械格栅机、过滤池、混凝池、絮凝池和沉淀池，所述方法包括：使悬浮物含量为0.4kg/m3以下的海水通过机械格栅机，然后进入过滤池进行过滤，得到经过过滤的海水，使所述经过过滤的海水依次通过混凝池和絮凝池，然后注入沉淀池中进行沉降分离，得到上层清水，其中，在使海水通过所述机械格栅机之前向海水中加入消毒剂和/或漂白剂，且不向所述混凝池和絮凝池中分别加入混凝剂和絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述海水的悬浮物含量为0.02-0.4kg/m3，优选为0.1-0.35kg/m3。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述消毒剂和/或漂白剂的总用量与所述海水的用量的重量比为0.1-1.2：1000，优选为0.3-0.8：1000。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述消毒剂为无机类含氯消毒剂、有机类含氯消毒剂、季铵盐类消毒剂和臭氧中的至少一种，所述无机类含氯消毒剂优选为次氯酸、次氯酸盐、液氯和氯胺中的至少一种，所述有机类含氯消毒剂优选为二氯异氰尿酸、二氯异氰尿酸盐、三氯异氰尿酸、三氯异氰尿酸盐和二氯海因中的至少一种，所述季胺盐类消毒剂优选为苯扎溴铵、氯化苄烷铵、双葵基二甲基氯化铵和双葵基二甲基溴化铵中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述漂白剂为氯漂白剂、氧漂白剂、亚硫酸钠、硫代硫酸钠和溴酸盐中的至少一种，所述氯漂白剂优选为二氧化氯，所述氧漂白剂优选为过氧化氢、过氧化丙酮和过氧化脲中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沉降分离的时间为0.5-24小时，优选为1-10小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械格栅机包括至少两道机械格栅，优选为2-4道机械格栅，所述机械格栅的栅条间隙沿着海水通过的方向依次变小，且各道机械格栅的栅条间隙在0.1-30mm的范围内。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，机械格栅的过水流量为0.2-1.2m3/s·m2。
9.根据权利要求1、7和8中任意一项所述的方法，其中，所述机械格栅机包括臂式格栅机、链式格栅机、钢绳式格栅机和回转式格栅机中的任意一种。
10.一种海水淡化的方法，该方法包括：根据权利要求1-9中任意一项所述的方法对悬浮物含量为0.4kg/m3以下的海水进行预处理，并将经过预处理的海水进行淡化处理。
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